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橡胶/层状硅酸盐纳米复合材料的制备及结构与性能的关系研究

孙翠华

  本课题运用自制的改性层状硅酸盐,通过挤出插层复合法与橡胶进行复合,制备了多种橡胶/层状硅酸盐纳米复合材料,并深入探讨了纳米复合材料的配方及制备工艺、亚微观形态和性能之间的关系。首次采用挤出插层复合法成功制备了NBR/层状硅酸盐纳米复合材料。透射电子显微镜(TEM)照片显示:层状硅酸盐片层发生剥离,片层均匀分散在NBR基体中,统计表明片层的平均厚度约为10nm,最大的聚集体的片层厚度达到40nm,推断有一小部分片层剥离成单晶层的形式,厚度为1nm。研究了纳米复合材料的力学性能、热氧老化性能、阻燃性能和动态粘弹性等,并与炭黑补强胶料的一系列性能进行了比较。研究结果表明:当层状硅酸盐的用量在3-10份范围内时,NBR/层状硅酸盐纳米复合材料的力学性能远远高于同量炭黑补强胶料的力学性能,拉伸强度最高是炭黑补强胶料的1.84倍,撕裂强度最高是炭黑补强胶料的1.49倍。当层状硅酸盐用量为20份时,NBR/层状硅酸盐纳米复合材料的阻燃性能是同量炭黑补强胶料的1.21倍。纳米复合材料的热氧老化性能也明显高于炭黑补强胶料的性能。成功制备了NBR/液体NBR/层状硅酸盐纳米复合材料。TEM结果表明:层状硅酸盐片层杂乱无章的分散在基体中,大部分片层达到了纳米级分散。纳米复合材料的撕裂强度明显提高,当层状硅酸盐用量为3份时,撕裂强度比炭黑补强胶料提高了26.3%。首次采用挤出复合法对层状硅酸盐在非极性橡胶中进行了研究,成功制备了EPDM/层状硅酸盐纳米复合材料和SBR/层状硅酸盐纳米复合材料。TEM结果表明:层状硅酸盐片层均匀分散在橡胶基体中,大部分以几个晶层的聚集体的形式存在,片层的平均厚度约为30nm。橡胶/层状硅酸盐纳米复合材料的力学性能得到了明显的提高,在相同填充剂用量下,纳米复合材料力学性能明显高于炭黑补强胶料的力学性能。对层状硅酸盐在环氧树脂和丙烯酸树脂中的应用进行了初步的探讨,采用不同的方法成功制备了插层型纳米复合材料。本课题结合研究结果,分析了制备纳米复合材料过程中影响层状硅酸盐插层和剥离的主要因素,对层状硅酸盐在橡胶基体中的分散机理和增强机理进行了理论分析。……   
[关键词]:层状硅酸盐;挤出插层复合法;纳米复合材料;NBR;SBR
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:青岛大学2003年
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